Полимерные и другие материалы, используемые в пищевой промышленности, общественном питании и торговле

 

Специфика применения полимерных материалов в пищевой промышленности и общественном питании заключается в том, что они соприкасаются с пищевыми продуктами и продовольственным сырьем. Отсюда к полимерным материалам предъявляются специфические требования, исходя из направления их использования.

Полимеры бывают синтетические и натуральные, последние могут быть модифицированы химическими способами обработки. На практике указанные полимеры применяют не в чистом виде, а в различных сочетаниях. При этом в состав полимерных композиций вводят отвердители, пластификаторы, наполнители, красители, порообразователи, другие компоненты для придания полимерам определенных свойств.

Материалы не должны изменять органолептических свойств продукта и выделять химические вещества, оказывающие в определенных количествах вредной воздействие на организм человека. Добавки и низкомолекулярные примеси химически не связаны с полимером, поэтому, при определенных условиях, они легко переходят в продукты питания и могут неблагоприятно влиять на здоровье человека. В рецептуру полимерного или другого материала не должны входить вещества, обладающие токсичностью. Список таких веществ определяется службой Госсанэпиднадзора.

Соединения, наиболее часто применяемые в технологии производства полимерных материалов:

7) Мономеры. Типичным представителем является стирол, используемый при получении полистирола.

8) Катализаторы и инициаторы полимеризации. В качестве катализаторов используется, как правило, неорганическое соединение. Их остаточное содержание в полимере характеризуется величиной зольности. В качестве инициаторов используют кислородорганические и неорганические перекиси, гидроперекиси и диазосоединения. Их содержание в полимерных материалах не должно превышать 0,2%.

Стабилизаторы. Применяют для сохранения заданных свойств полимеров. Среди термостабилизаторов широко распространены стеараты металлов: кальция, цинка, бария, свинца и т.д. Стеараты кальция и цинка малотоксичны, другие известные стеараты - обладают высокой токсичностью.

9) Пластификаторы. Применяют для придания полимерным материалам мороз-, водо- и маслостойкости, пластических свойств и т.д. Наиболее широко распространены: глицерин, парафиновое масло, этаноламины, эфиры фталиевой, себационовой, адипиновой и лимонной кислот, низкомолекулярные полиэфиры, стеариновая кислота и ее соли. Указанные пластификаторы практически не токсичны.

10)Наполнители. Используют двуокись кремния, мел, целлюлозу, древесный шпон, двуокись титана, которые малотоксичны и не представляют опасность для здоровья человека.

11)Растворители. Используют в процессе проведения полимеризации или поликонденсации. Как правило, это органические соединения, которые могут оставаться в незначительных количествах в готовых полимерных материалах и мигрировать в пищевой продукт.

12)Красители. Могут быть как природного, так и синтетического происхождения. Последние подразделяются на органические и неорганические, включая различного рода пигменты. В зависимости от происхождения красители отличаются по степени своей безопасности. Гарантия безвредности красителей устанавливается допустимым количеством миграции (ДКМ).

Старение полимерных материалов - неизбежный процесс, сопровождающий эксплуатацию полимеров. Под влияние внешних условий, воздействия самих продуктов питания полимерные материалы подвергаются различным физико-химическим изменениям. Таким образом, изменяется внешний вид, свойства полимеров, увеличивается вероятность миграции в продукт вредных соединений, образующихся в процессе старения. Так, например, при деструкции полиэтилена выделяются формальдегид, ацетальдегид, олигомеры. Полипропилен, наряду с вышеуказанными соединениями, дает ацетон, метиловый и другие спирты.

С целью повышения стойкости полимеров к старению в их состав вводят стабилизаторы, антиоксиданты, пластификаторы, катализаторы, другие вещества, которые могут переходить в пищевой продукт, а поэтому подлежат обязательному гигиеническому контролю.

Обращает внимание проблема утилизации полимерных материалов. Перспективным направлением можно считать разрушение полимеров под воздействием кислорода, ультрафиолета, других природных факторов с последующим уничтожением продуктов распада микроорганизмами.

Ежегодно десятки тонн упаковочных материалов засоряют среду обитания человека и оказывают негативное влияние на его здоровье. Цивилизованные страны активно проводят организационно-техническую и научную работу по утилизации упаковочного материала, особенно полимерной и комбинированной упаковки, поскольку она наиболее перспективна, экономически эффективна, удобна и ей принадлежит будущее.

Экологические вопросы по полимерной упаковке решаются по следующим четырем направлениям:

13)Применение многооборотной тары. Сторонники этого направления считают, что увеличение количества оборотов тары снижает экологическую нагрузку, делает тару экономичной. На смену одноразовой упаковке приходит многооборотная упаковка.

14)Сжигание использованной полимерной упаковки. Накоплен опыт использования отходов в качестве топлива ТЭЦ и бытовых нужд. Один из основных недостатков этого способа утилизации - выделение при сжигании гозообразного хлористого водорода в больших количествах, проблема нейтрализации которого, как и других вредных компонентов, успешно решается.

15)Утилизация отходов полимерной тары. Использованная упаковка перерабатывается на вторичное сырье для получение новой тары и упаковки, изготовления изделий бытового и технического назначения.

16)Использование самодеструктируемой полимерной упаковки. Этот способ предполагает, что упаковочный материал, попадая в землю или на свалку, разлагается под воздействием микроорганизмов, света, кислорода, других факторов.

 

2. Пищевые добавки: классификация, гигиенические принципы нормирования и контроль за применением

 

Пищевые добавки - не изобретение нашего времени, они используются человеком в течение тысячелетий. Как только человек начал заниматься земледелием и скотоводством, возникла необходимость делать запасы пищи и заботиться о ее сохранности. Он открыл консервирующее действие соли, дыма, холода и уксуса. Последний, как предполагают, получен случайно из прокисшего уксуса.

ХХ в. характеризуется бурным развитием этой отрасли. Применение пищевых добавок стало смещаться из области домашней кухни в область промышленного изготовления продуктов. При этом выделяются следующие направления:

· увеличение срока хранения продуктов;

· изменение его пищевой ценности;

· улучшение сенсорных качеств продукта.

Согласно определению ВОЗ, под пищевыми добавками понимают химические вещества и природные соединения, которые сами по себе не употребляются в пищу, а добавляются в нее для улучшения качества сырья и готовой продукции.

Вопросами рассмотрения и утверждения уровня пищевых добавок для конкретных продуктов питания занимается специальная комиссия ФАО/ВОЗ по разработке стандартов на продовольственные товары - Комиссия "Кодекс алиметариус". Согласно системе "Кодекс алиметариус", классификация пищевых добавок производится по их назначению и выглядит следующим образом:

Е100 - К182 - красители;

Е200 и далее - консерванты;

Е300 и далее - антиокислители (антиоксиданты);

Е400 и далее - стабилизаторы консистенции;

Е500 и далее - эмульгаторы;

Е600 и далее - усилители вкуса и аромата;

Е700 - Е800 - запасные индексы для другой возможной информации;

Е900 и далее - антифламинги, противопенные вещества;

Е1000 - глазирующие агенты, подсластители, добавки, препятствующие слеживанию сахара, соли, для обработки муки, крахмала и т.д. [6, c. 202]

 

Консерванты

 

Известно, что классические способы консервирования, предотвращающие порчу пищевых продуктов, - это охлаждение, нагревание, а также засолка, добавление сахара и копчение. Современные условия жизни диктуют необходимость применения целого ряда химических соединений, способных эффективно предупреждать развитие микробиальной флоры - главным образом бактерий, плесени, дрожжей [6,185].

Химические консерватны должны обеспечивать длительное хранение продуктов, не оказывая какого-либо отрицательного влияния на его органолептические свойства, пищевую ценность и здоровье потребителя. Ни один из известных консервантов не является универсальным для всех продуктов питания. Наиболее распространенные консерванты - соединения серы.

Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой и фекалиями. Вместе с тем большая концентрация соединений серы может вызвать токсические явления. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам установил уровень приемлемого суточного потребления (ПСП) сернистого ангидрида - 0,7 мг/кг массы тела. С одним стаканом сок в организм вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, с 200 мг мармелада, зефира или пастилы - 4 мг, 200 мл вина - 40-80 мл. Ежедневное потребление сульфитированных продуктов питания может привести к превышению допустимой суточной дозы.

Сорбиновая кислота. Проявляет главным образом фунгистатическое действие, благодаря способности ингибировать дегидрогеназы. Они не подавляют рост молочно-кислой флоры, поэтому используется часто в комплексе с другими консервантами, в основном с сернистым ангидридом, бензойной кислотой, нитритом натрия. Широко применяются соли сорбиной кислоты.

Сорбиновая кислота - вещество малотоксичное. В организме человека она легко метаболизируется с образование уксусной и β-оксимасляной кислот. Однако имеются данные о возможности образования δ-лактона сорбиновой кислоты, обладающего канцерогенной активностью.

Бензойная кислота и ее соли - бензоаты. Актимикробное действие основано на способности подавлять активность ферментов, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. Она подавляет рост дрожжей и бактерий масляно-кислого брожения. Слабо действует на бактерии уксусно-кислого брожения и совсем незначительно - на молочно-кислую флору и плесени.

Бензойная кислота практически не накапливается в организме человека. Она входит в состав некоторых плодов ягод как природное соединение, эфиры п-оксибензойной кислоты - в состав растительных алкалоидов и пигментов.

Борная кислота и бораты. Обладают способностью накапливаться в организме, главным образом в мозге и нервных тканях, проявляя высокую токсичность. Снижают потребление тканями кислорода, синтез аммиака и окисление адреналина. В нашей стране не применяются.

Перекись водорода. Используется в ряде стран при консервировании молока, предназначенного для изготовления сыров. В готовом продукте перекись должна присутствовать. Каталаза молока расщепляет ее.

Гексаметилентетрамин или уротропин. Действующим началом этих соединений является формальдегид. В нашей стране гексаметилен разрешен для консервирования икры лососевых рыб и выращивания маточных культур дрожжей.

Дифенил, бифенил, о-фенилфенол. Труднорастворимые в воде циклические соединения. Обладают сильными фунгистатическими свойствами, препятствующими развитию плесеневых и других микроскопических грибов. Применяются для продления сроков хранения цитрусовых путем их погружения на небольшое время в 0,5-2% раствор или пропитывания этим раствором оберточной бумаги. В нашей стране эти консерванты не применяются, однако при реализации импортируемых цитрусовых плодов с использованием этого консерванта разрешена.

Рассматриваемые соединения обладают средней степенью токсичности. Попадая в организм, около 60% дифенилов выводятся из организма.

Органические кислоты (муравьиная, пропионовая, сплициловая и др.) в нашей стране используются только для консервирования грубых кормов сельскохозяйственных животных.

Муравьиная кислота по своей органической структуре относится к жирным кислотам. Обладает сильным антимикробным действием. В небольших количествах встречается в растительных и животных организмах. При больших концентрациях оказывает токсическое действие. В пищевых продуктах обладает способностью осаждать пектины, что в целом ограничивает ее использование в качестве консерванта.

В нашей стране используются соли муравьиной кислоты - формиаты - в качестве солезаменителей в диетическом питании.

ДСД для муравьиной кислоты и ее солей не должна превышать 0,5 мг на кг массы тела.

Пропионовая кислота. Так же как и муравьиная кислота широко распространена в живой природе, являясь промежуточным звеном цикла Кребса - обеспечивающего биологическое окисление белков, жиров и углеводов.

Пропионовая кислота применяется в качестве консерванта в США при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий, предупреждая их плесневение. В ряде европейских стран добавляется к муке.

Соли пропионовой кислоты, в частности пропионат натрия, малотоксичны. Суточная доза последнего в количествах 6 г не вызывает каких-либо отрицательных явлений.

Салициловая кислота. Традиционно используется при домашнем консервировании томатов и фруктовых компотов. Наиболее высокие антимикробные свойства проявляются в кислой среде. В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинической материал о токсичности салициловой кислоты и ее солей, что послужило основание для запрещения их использования в качестве пищевой добавки. Диэтиловый эфир пироугольной кислоты. Обладает способностью подавлять рост дрожжей, молочно-кислый бактерий и в меньшей степени - плесеней. Используется в отдельных странах для консервирования напитков. Обладает запахом фруктов. При концентрации 150 мг/кг и выше ухудшает вкусовые качества напитков, проявляя токсические свойства. Препарат запрещен в нашей стране в качества пищевой добавки. Нитраты и нитриты натрия, калия. Находят широкое применение в качестве антимикробных средств в производстве мясных и молочных продуктов. Нафтохиноны. Применяются для стабилизации безалкогольных напитков, обеспечивают подавление роста дрожжей. Малотоксичны.